JPH01174918A - 焦電型赤外検出素子 - Google Patents
焦電型赤外検出素子Info
- Publication number
- JPH01174918A JPH01174918A JP62334359A JP33435987A JPH01174918A JP H01174918 A JPH01174918 A JP H01174918A JP 62334359 A JP62334359 A JP 62334359A JP 33435987 A JP33435987 A JP 33435987A JP H01174918 A JPH01174918 A JP H01174918A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- pyroelectric
- substrate
- semiconductor substrate
- detection element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/10—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors
- G01J5/34—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors using capacitors, e.g. pyroelectric capacitors
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- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は特に温度計測、地球資源観測、気象観測、公害
監視、防災、防犯監視、交通機関の運転管理、工場での
熱管理工程などにおける赤外計測に使用されるアレイ状
の焦電型赤外検出素子に関するものである。
監視、防災、防犯監視、交通機関の運転管理、工場での
熱管理工程などにおける赤外計測に使用されるアレイ状
の焦電型赤外検出素子に関するものである。
従来の技術
物体からその温度に応じて放射される赤外線を計測して
、物体の赤外像を得る熱型赤外検出素子として、焦電型
赤外撮像板が開発されつつある。
、物体の赤外像を得る熱型赤外検出素子として、焦電型
赤外撮像板が開発されつつある。
例えば、インフラレッド・フィジックス 第２２巻 ２
５９頁（Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｖｏ
ｌ、 ２２、Ｐ−２６９，１９８２） に記載された
構成が知られている。
５９頁（Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｖｏ
ｌ、 ２２、Ｐ−２６９，１９８２） に記載された
構成が知られている。
以下第３図で従来の焦電型赤外撮像板について説明する
。半導体基板１４は、ＣＯＤあるいはシフトレジスタで
、信号読み出し電極としてインジーラム突起部１３が形
成され、焦電型素子板１１の分離電極２に形成されたイ
ンジーラム突起部１３′と電気的、機械的に一対一に対
応して接続してい焦電型素子板１１には、分離電極１２
が形成されている反対側に共通電極兼赤外吸収層１６が
形成されており、赤外線が入射すると、熱吸収し素子温
度がわずかあがる。この温度変化により、焦電効果で、
昇温の程度に応じて表面電荷が発生し、その信号をＣＯ
Ｄ、又はシフトレジスタで、時間順次に読み出すことが
できる。このような方法で、被写体の赤外画像信号を得
ることができる。
。半導体基板１４は、ＣＯＤあるいはシフトレジスタで
、信号読み出し電極としてインジーラム突起部１３が形
成され、焦電型素子板１１の分離電極２に形成されたイ
ンジーラム突起部１３′と電気的、機械的に一対一に対
応して接続してい焦電型素子板１１には、分離電極１２
が形成されている反対側に共通電極兼赤外吸収層１６が
形成されており、赤外線が入射すると、熱吸収し素子温
度がわずかあがる。この温度変化により、焦電効果で、
昇温の程度に応じて表面電荷が発生し、その信号をＣＯ
Ｄ、又はシフトレジスタで、時間順次に読み出すことが
できる。このような方法で、被写体の赤外画像信号を得
ることができる。
発明が解決しようとする問題点
このような従来の焦電型赤外撮像板では、一対一のイン
ジュウム突起部１３．１３′のみで熱圧着により電気的
、機械的に接続しているので機械的結合力が弱く、耐振
動・衝撃特性などの機械的強度が劣る問題がある。
ジュウム突起部１３．１３′のみで熱圧着により電気的
、機械的に接続しているので機械的結合力が弱く、耐振
動・衝撃特性などの機械的強度が劣る問題がある。
また、半導体基板１４及び焦電型素子板１１の平面度は
通常は±２〜３μｍであり、一対一の接合において部分
的に数μｍのスキ間がおいて、接続しない部分ができる
。
通常は±２〜３μｍであり、一対一の接合において部分
的に数μｍのスキ間がおいて、接続しない部分ができる
。
この場合、平板治具で両側からはさんで、サンドイッチ
状にして、圧縮接着しても、一対一の接合全てを接続す
ることは不可能である。インジーラム突起部１３．１３
′の高さは片側だけで２μｍ程度であり、変形率５０％
として、両側で約２μｍの接近が可能であるが、単に全
面を均一に圧縮するだけでは±３μｍのスキ間を完全に
補うことは不可能である。
状にして、圧縮接着しても、一対一の接合全てを接続す
ることは不可能である。インジーラム突起部１３．１３
′の高さは片側だけで２μｍ程度であり、変形率５０％
として、両側で約２μｍの接近が可能であるが、単に全
面を均一に圧縮するだけでは±３μｍのスキ間を完全に
補うことは不可能である。
本発明は上記問題点を解決するもので、機械的強度が大
きく、かつ耐振性、耐音響性のすぐれた焦電型赤外検出
素子を得ることを目的とするものである。
きく、かつ耐振性、耐音響性のすぐれた焦電型赤外検出
素子を得ることを目的とするものである。
問題点を解決するための手段
上記目的を達成するために、本発明においては、機械的
強度の弱い焦電素子板を比較的強度の優れた半導体基板
と赤外入射窓板とで両側からはさむようにして貼り合わ
せ、かつ半導体基板と焦電素子板の間に収縮硬化型の接
着剤を介在させたものである。
強度の弱い焦電素子板を比較的強度の優れた半導体基板
と赤外入射窓板とで両側からはさむようにして貼り合わ
せ、かつ半導体基板と焦電素子板の間に収縮硬化型の接
着剤を介在させたものである。
作用
上記の構成によれば、比較的機械強度の優れた半導体基
板と赤外入射窓板を焦電素子板の両面に貼り合わせるこ
とで、機械的強度を高めることになり、更に、半導体基
板と焦電素子板との接合について、複数の接合点の周辺
を収縮硬化型の接着剤で充填しであるので、硬化時に両
板を引きつけ、接着強度を著しく大きくするだけでなく
、半導体基板の信号読み出し電極と焦電型素子板の分離
電極の電気的接続ひとつひとつを接着層の収縮力で強め
ることになる。
板と赤外入射窓板を焦電素子板の両面に貼り合わせるこ
とで、機械的強度を高めることになり、更に、半導体基
板と焦電素子板との接合について、複数の接合点の周辺
を収縮硬化型の接着剤で充填しであるので、硬化時に両
板を引きつけ、接着強度を著しく大きくするだけでなく
、半導体基板の信号読み出し電極と焦電型素子板の分離
電極の電気的接続ひとつひとつを接着層の収縮力で強め
ることになる。
実施例
以下本発明の実施例について図面とともに詳細に説明す
る。
る。
第１図は本発明によるアレイ状焦電型赤外検出素子の構
成を示す断面図である。１は焦電素子薄膜で、チタン酸
鉛（ＰＴＯ）系スパッタ蒸着（ｏｏｌ）配向膜である。
成を示す断面図である。１は焦電素子薄膜で、チタン酸
鉛（ＰＴＯ）系スパッタ蒸着（ｏｏｌ）配向膜である。
２は結晶の格子定数が焦電素子薄膜１とはゾ同じである
（１００）配向膜の白金電極で信号取り出しの分離電極
の役割をもっている。
（１００）配向膜の白金電極で信号取り出しの分離電極
の役割をもっている。
これに重ねて電極引出し電極７が蒸着されその他端は枠
状に加工された蒸着基板６の下頂部まで蒸着されている
。蒸着基板５は酸化マグネシウム単結晶で、電極引出し
電極７はアルミニウム蒸着膜とした。この引出し電極７
は、第２図に示すように１素子の寸法１００μｍ平方に
対して、巾１５μｍとした。第２図、は、第１図の枠状
蒸着基板上の焦電素子膜を上から見た平面図で、窓板１
０が接着される前の状態を示す。また、第１図は、第２
図のＡ−Ａ’断面図に相当し、窓板１０及び半導体基板
４を重ね完成した状態を示す。
状に加工された蒸着基板６の下頂部まで蒸着されている
。蒸着基板５は酸化マグネシウム単結晶で、電極引出し
電極７はアルミニウム蒸着膜とした。この引出し電極７
は、第２図に示すように１素子の寸法１００μｍ平方に
対して、巾１５μｍとした。第２図、は、第１図の枠状
蒸着基板上の焦電素子膜を上から見た平面図で、窓板１
０が接着される前の状態を示す。また、第１図は、第２
図のＡ−Ａ’断面図に相当し、窓板１０及び半導体基板
４を重ね完成した状態を示す。
窓板１０はゲルマニウムとし、半導体基板４は電荷転送
形デバイスを採用した。
形デバイスを採用した。
蒸着基板５の酸化マグネシウム単結晶は厚さ６０μｍと
し、１００μｍ平方ピッチで、７６μｍ平方の有感部に
相当する部分を１２８Ｘ１２８の２次元アレイ状に２６
μｍの深さで凹状に蝕刻し、この部分の有感部のみ、あ
るいは、有感部より若干広い部分のみに、裏面電極とし
ての白金電極２をスパッタ蒸着する。そして、その上に
全面にわたって焦電素子薄膜１としてＰＴＯをスパッタ
蒸着する。更にその上に、赤外受光電極θとしてニクロ
ムを全面蒸着する。次に、蒸着基板６を中央部７６μｍ
平方の部分のみ、即ちアレイ配置の有感部に相当する位
置を裏面から完全に除去する。次に、第２図に示すよう
に、信号引出し電極７であるアルミニウム蒸着膜を蝕刻
によって現われた白金電極２に重ねて蒸着し、枠状の酸
化マグネシウム単結晶蒸着基板６の上類部から信号を取
出せるようにする。
し、１００μｍ平方ピッチで、７６μｍ平方の有感部に
相当する部分を１２８Ｘ１２８の２次元アレイ状に２６
μｍの深さで凹状に蝕刻し、この部分の有感部のみ、あ
るいは、有感部より若干広い部分のみに、裏面電極とし
ての白金電極２をスパッタ蒸着する。そして、その上に
全面にわたって焦電素子薄膜１としてＰＴＯをスパッタ
蒸着する。更にその上に、赤外受光電極θとしてニクロ
ムを全面蒸着する。次に、蒸着基板６を中央部７６μｍ
平方の部分のみ、即ちアレイ配置の有感部に相当する位
置を裏面から完全に除去する。次に、第２図に示すよう
に、信号引出し電極７であるアルミニウム蒸着膜を蝕刻
によって現われた白金電極２に重ねて蒸着し、枠状の酸
化マグネシウム単結晶蒸着基板６の上類部から信号を取
出せるようにする。
このアルミニウム蒸着膜の信号引出し電極７と半導体基
板４の信号読み出し部８を電気的に接着させるためにイ
ンジウム３を両方にそれぞれ２μｍの厚さに蒸着し、１
７０’Ｃで熱圧着する。その時、収縮硬化型接着剤９で
、機械的接着の補強を行う。
板４の信号読み出し部８を電気的に接着させるためにイ
ンジウム３を両方にそれぞれ２μｍの厚さに蒸着し、１
７０’Ｃで熱圧着する。その時、収縮硬化型接着剤９で
、機械的接着の補強を行う。
第１図では、アルミニウム蒸着膜７があるため、右側の
み接着剤９が盛られているが、第２図に示すようにアル
ミニウム蒸着膜７は、中央部１６μｍ部分のみであるか
ら、それ以外の部分は、右側のみでなく、左側及び上類
部にも接着剤９が充填されている。
み接着剤９が盛られているが、第２図に示すようにアル
ミニウム蒸着膜７は、中央部１６μｍ部分のみであるか
ら、それ以外の部分は、右側のみでなく、左側及び上類
部にも接着剤９が充填されている。
一方、受光側も、接着剤９′で、ゲルマニウム窓板１ｏ
とニクロム蒸着された酸化マグネシウム蒸着基板６の上
類部とを接着する。この窓板１０は、必要であれば赤外
フィルタとしての機能を持たせろことができる。
とニクロム蒸着された酸化マグネシウム蒸着基板６の上
類部とを接着する。この窓板１０は、必要であれば赤外
フィルタとしての機能を持たせろことができる。
接着剤９．９′は半導体基板４の信号読み出し電極８、
白金電極２、信号引出し電極７と濡れず、インジウム３
に付着しない材料が使用され、たとえば収縮硬化型のア
クリル樹脂とエポキシ樹脂の混合物を用いた。この接着
剤は硬化時に体積が収縮し、かつ半導体基板と焦電型素
子”板との接着力が収縮力より大きい。
白金電極２、信号引出し電極７と濡れず、インジウム３
に付着しない材料が使用され、たとえば収縮硬化型のア
クリル樹脂とエポキシ樹脂の混合物を用いた。この接着
剤は硬化時に体積が収縮し、かつ半導体基板と焦電型素
子”板との接着力が収縮力より大きい。
また、両面とも空気抜きの孔を任意の場所に形成し、真
空封入を可能とした。
空封入を可能とした。
以上で、機械的強度が大で、耐振性の高い焦電型赤外検
出素子を完成することができた。
出素子を完成することができた。
発明の効果
以上のように本発明は、基板の有感部の受光側を凹状に
し、電極及び焦電膜を蒸着後、基板裏面の有感部を完全
除去し、赤外入射側は窓板を、裏面信号取出し電極側は
半導体基板を、収縮硬化型接着を用いて、貼り合わせる
ことにより、感度特性を損わず、機械強度を大巾に増大
し、耐振性を従来の４倍、耐音響性については１００倍
向上でき、かつ電気的接合部の歩留を欠陥率で１％から
、その１／１゜に低減することができた。
し、電極及び焦電膜を蒸着後、基板裏面の有感部を完全
除去し、赤外入射側は窓板を、裏面信号取出し電極側は
半導体基板を、収縮硬化型接着を用いて、貼り合わせる
ことにより、感度特性を損わず、機械強度を大巾に増大
し、耐振性を従来の４倍、耐音響性については１００倍
向上でき、かつ電気的接合部の歩留を欠陥率で１％から
、その１／１゜に低減することができた。
第１図は本発明による焦電型赤外検出素子の構造を示す
断面図、第２図は同素子の製作途中の平面図、第３図は
従来の焦電型赤外検出素子の構造を示す断面図である。 １・・・焦電素子薄膜、２・・・白金電極、３・・・イ
ンジウム、４・・・半導体基板、６・・・蒸着基板、６
・・・赤外受光電極、７・・・信号引出し電極、８・・
・半導体基板の信号読み出し電極、９．９′・・・接着
剤、１ｏ・・・窓板。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名ｊｉ
ｌｔ！ｉｆｆ 第２図
断面図、第２図は同素子の製作途中の平面図、第３図は
従来の焦電型赤外検出素子の構造を示す断面図である。 １・・・焦電素子薄膜、２・・・白金電極、３・・・イ
ンジウム、４・・・半導体基板、６・・・蒸着基板、６
・・・赤外受光電極、７・・・信号引出し電極、８・・
・半導体基板の信号読み出し電極、９．９′・・・接着
剤、１ｏ・・・窓板。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名ｊｉ
ｌｔ！ｉｆｆ 第２図
Claims (7)
- （１）少なくとも有効受光面の部分に凹部が形成された
基板と、前記基板上に形成された焦電型薄膜と、前記焦
電型薄膜の受光側に設けられた第１の電極と、前記焦電
型薄膜の他方の面にアレイ状に分離配列された第２の電
極と、前記第１の電極面側に配された赤外入射窓板と、
前記第２の電極面側に配され、時間順次で複数の信号を
読み出す半導体基板とを具備し、前記半導体基板の信号
読み出し部と第２の電極とは電気的に接続され、少なく
とも前記焦電型薄膜と半導体基板とが収縮硬化型の接着
剤で接着されていることを特徴とする焦電型赤外検出素
子。 - （２）有効受光面の部分の第１の電極および第２の電極
の各々は赤外入射窓板および半導体基板と離間している
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の焦電型赤
外検出素子。 - （３）基板が単結晶基板であり、焦電型薄膜は蒸着配向
膜であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
焦電型赤外検出素子。 - （４）基板が酸化マグネシウム単結晶、焦電型薄膜がチ
タン酸鉛系の（００１）配向膜、第２の電極が白金蒸着
膜で（１００）の配向膜であることを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の焦電型赤外検出素子。 - （５）赤外入射窓板が赤外フィルタであることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の焦電型赤外検出素子。 - （６）接着剤が、半導体基板の信号読み出し電極、第２
の電極と濡れず、その周辺部に接着剤が偏在しているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の焦電型赤外
検出素子。 - （７）接着剤が、硬化時に体積が収縮し、かつ半導体基
板と焦電型素子板との接着力が収縮力より大きいことを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の焦電型赤外検出
素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62334359A JPH01174918A (ja) | 1987-12-29 | 1987-12-29 | 焦電型赤外検出素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62334359A JPH01174918A (ja) | 1987-12-29 | 1987-12-29 | 焦電型赤外検出素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01174918A true JPH01174918A (ja) | 1989-07-11 |
Family
ID=18276489
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62334359A Pending JPH01174918A (ja) | 1987-12-29 | 1987-12-29 | 焦電型赤外検出素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01174918A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5397897A (en) * | 1992-04-17 | 1995-03-14 | Terumo Kabushiki Kaisha | Infrared sensor and method for production thereof |
| JPWO2011039798A1 (ja) * | 2009-09-29 | 2013-02-21 | パイオニア株式会社 | Ｍｅｍｓセンサおよびこれを備えたセンサアレイ |
-
1987
- 1987-12-29 JP JP62334359A patent/JPH01174918A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5397897A (en) * | 1992-04-17 | 1995-03-14 | Terumo Kabushiki Kaisha | Infrared sensor and method for production thereof |
| US5521123A (en) * | 1992-04-17 | 1996-05-28 | Terumo Kabushiki Kaisha | Infrared sensor and method for production thereof |
| JPWO2011039798A1 (ja) * | 2009-09-29 | 2013-02-21 | パイオニア株式会社 | Ｍｅｍｓセンサおよびこれを備えたセンサアレイ |
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